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为什么飞机离开地球表面那么久,而不用考虑地球自转的速度,难道惯性可以一直存在吗?

小业 健康频道 2021-04-17 00:31:31 338 0 惯性地球自转

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你说的没错,惯性一直存在着起飞网。飞机不论离不离开地球,离开的久不久,飞机都是以自转的地球为参照物,飞机的速度都是相对于地球自转的表面线速度而言, 这跟是不是和地球接触、是不是在大气层无关。即使象人造地球卫星离开大气层了,它的速度也是相对于地球自转的表面线速度而言。这也是航天发射为什么尽可能选择纬度低的地方的原因,因为纬度越低的地方的自转线速度越大,航天器可以借助这个速度较轻易地达到第一宇宙速度,火箭可以节省很多燃料,相当于提高了运力。

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位于赤道附近的库鲁航天发射场

我们知道人造卫星的第一宇宙速度又叫环绕速度,大小是7.9千米/秒,它是相对于地球重心的,不是相对于地球表面的,这时可以把地球看成一个质点起飞网。象赤道附近的线速度达到了40000/(3600x24)=0.46千米/秒,所以在赤道附近,卫星只要相对于地球表面以7.9-0.46=7.44千米/秒的速度运动就能环绕地球。同理顺着地球自转方向发射卫星要比逆着地球自转方向发射卫星要省力。这一切都因为惯性的存在。

当然我知道题主在这里说“惯性一直存在吗”指的是飞机随地球自转的惯性趋势还在吗的意思起飞网。按照牛顿力学,惯性是物体本身的属性,物体质量是惯性的唯一量度。所以只要飞机还在,它的惯性就在。

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不过马赫认为惯性离不开引力,他认为惯性不是物体的固有属性,是宇宙中其他物质作用的结果,在非惯性系中“惯性力”不是虚拟的趋势,而是一种引力的表现,是宇宙中其他物质对它的总作用起飞网。爱因斯坦吸取了他的精华,从惯性质量等于引力质量这个事实出发提出等效原理,创立了广义相对论。这个等效原理是说引力场局域等同于惯性场。太空中地球、月球、太阳和其它行星等等形成的引力场很复杂,因此人造卫星的惯性场也会很复杂,人造卫星从地球发射后,在近地轨道以内主要还是受地球引力场的作用,惯性趋势还是离开地球前受到的地球表面运动趋势。

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飞机是在远低于近地轨道的大气层中飞行,它的惯性更是受地球表面的运动趋势起飞网。人造卫星离地球越远,受地球影响越小,受月球、太阳和其它行星的影响则越来越明显。

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地月之间有一个引力平衡点,探月卫星沿着地月转移轨道到达这个平衡点后就只考虑月球引力而不必考虑地球的影响,它的惯性只受月球引力场影响起飞网。同理那些行星际探测器的飞行情况会更复杂。由此可见科学家计算设计航天器轨道的工作是非常复杂的,考虑的因素非常多,惯性因素更在其中,计算的式子绝非简单的几个万有引力公式,当然在目前牛顿力学足够解决这些问题,随着人类探测能力的提高,广义相对论肯定会发挥越来越重要的作用。

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